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基于力反馈和视觉的板材安装定位研究

作　者: 程志伟
导　师: 李铁军
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 板材安装机器人力反馈接触状态识别结构光视觉
分类号: TU767
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

大型建筑场馆内石材壁板的安装是一项繁重的体力劳动,开发并推广自动化的板材安装机工具和安装方法具有重要的意义。在先前研究的基础上,本文针对当前研制的板材安装机器人存在的传感信息不完整、挂件粘接误差引起的安装成功率不高等问题,在自动化干挂工艺优化、基于多种传感信息的安装策略以及由此衍生出的“多方轴-槽孔装配”接触状态识别问题等方面展开研究。论文主要内容如下:在了解室内石材壁板传统干挂工艺的基础上,确定了自动化干挂板材的工艺流程以及挂件的粘接方式;分析了保证板材成功挂装的挂件粘接误差条件,为实现大尺寸SE型干挂石材的批量化、标准化生产提供了理论基础。针对基于视觉的定位方法无法获取挂装件位置关系的缺陷,本文将基于力觉的方法引入到板材的安装过程中,并在此基础上提出了两种搜孔定位方法——平面搜索法和立体搜索法,进一步完善了自动板材安装的方法和流程。搭建了板材安装定位的物理系统,对视觉和力传感器进行了选择和布置;建立了板材安装机器人的运动学模型、视觉系统测量模型和基于多个单维力传感器的外力检测模型,并将三者统一成板材安装系统的安装定位模型,为板材安装的实施奠定了理论基础。接触状态识别问题是“多个方轴-槽孔”装配过程中搜孔阶段的核心问题,对此本文分析了两种搜索策略中接触状态的类别,提出了基于接触力位置和基于接触力模式两种接触状态识别方法,使搜孔策略得以实现,也为多点接触中状态识别这一相对普适的问题提供了借鉴。最后,以板材安装机器人为实验平台,实验验证了接触状态识别算法和板材搜索策略的正确性。

基于力反馈和视觉的板材安装定位研究

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